Vendredi 27 septembre 2013.- De nombreux virus et bactéries infectent les humains à travers les surfaces muqueuses, comme les poumons, les voies gastro-intestinales et reproductives. Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis, ont développé un nouveau type de nanoparticules qui protège le vaccin afin qu'il puisse générer une forte réponse immunitaire non seulement dans les poumons, mais aussi dans les les surfaces muqueuses éloignées du site de vaccination, telles que les voies gastro-intestinales et reproductives.
Ces vaccins peuvent aider à protéger contre la grippe et d'autres virus respiratoires ou à prévenir les maladies sexuellement transmissibles telles que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus de l'herpès simplex et le papillomavirus humain (HPV), selon Darrell Irvine, professeur de la science des matériaux et de l'ingénierie biologique au MIT et le leader de la recherche.
"Il s'agit d'un bon exemple de projet dans lequel la même technologie peut être appliquée dans le cancer et les maladies infectieuses. C'est une plate-forme technologique pour offrir un vaccin intéressant", a déclaré Irvine, membre du MIT Koch Institute for Integral Cancer Research et le Ragon Institute of Massachusetts General Hospital, MIT et Harvard University.
Irvine et ses collègues décrivent les caractéristiques du vaccin à nanoparticules dans le numéro de mercredi de la revue 'Science Translational Medicine'. Seule une poignée de vaccins muqueux ont été approuvés pour l'usage humain, l'exemple le plus connu étant celui de Sabin polio, qui est administré par voie orale et absorbé dans le tube digestif; en plus d'un anti-grippe administré par pulvérisation nasale et de vaccins contre le choléra, le rotavirus et la fièvre typhoïde.
Pour créer de meilleures façons d'administrer ces types de vaccins, Irvine et ses collègues les ont construits sur une nanoparticule qu'ils ont développée il y a deux ans. Les fragments de protéines qui composent le vaccin sont enfermés dans une sphère de plusieurs couches de lipides chimiquement «liés», ce qui fait que les particules durent plus longtemps à l'intérieur du corps. "C'est comme passer d'une bulle de savon à un pneu en caoutchouc. C'est beaucoup plus résistant aux produits chimiques", a déclaré Irvine.
Cela permet aux particules de résister à la désintégration une fois qu'elles atteignent les poumons. Avec cet emballage plus résistant, la protéine reste dans les poumons assez longtemps pour que les cellules immunitaires tapissant la surface des poumons l'attrapent et livrent aux cellules T. L'activation des cellules T est une étape critique du système immunitaire pour former une mémoire des particules de vaccin, afin que vous soyez prêt à réagir à nouveau lors d'une infection.
Dans des études avec des souris, les chercheurs ont découvert que les antigènes du VIH ou du cancer encapsulés dans des nanoparticules étaient absorbés par les cellules immunitaires avec beaucoup plus de succès que le vaccin administré aux poumons ou sous la peau sans être piégés dans des nanoparticules. Le VIH n'infecte pas les souris, afin de tester la réponse immunitaire générée par les vaccins, les chercheurs ont infecté les souris avec une version du virus vaccinal conçue pour produire la protéine VIH délivrée par le vaccin. .
Les souris vaccinées avec des nanoparticules ont pu contenir rapidement le virus et l'empêcher de s'échapper des poumons. Ainsi, le virus de la vaccine se propage aux ovaires avant l'infection, mais les chercheurs ont constaté que les ovaires des souris vaccinées avec des nanoparticules étaient indétectables, tandis que des concentrations virales importantes ont été trouvées chez les rongeurs qui ont reçu d'autres formes de vaccin. .
Les rongeurs qui ont reçu le vaccin à nanoparticules ont perdu une petite quantité de poids après l'infection, mais se sont complètement rétablis. "La livraison du vaccin à la surface de la muqueuse sous forme de nanocapsules nous a permis de bloquer complètement l'infection systémique", a déclaré Irvine.
Les scientifiques ont également découvert une forte présence de cellules T mémoire sur des surfaces muqueuses éloignées, y compris dans les voies digestives et reproductives. "Le travail est toujours en cours pour voir si les modèles observés chez la souris se reproduisent complètement chez l'homme", a déclaré Irvine.
Les particules peuvent également être prometteuses pour administrer des vaccins contre le cancer, qui stimulent le système immunitaire de l'organisme pour détruire les tumeurs. Pour le prouver, des tumeurs de mélanome conçues pour exprimer l'ovalbumine, une protéine présente dans les blancs d'œufs, ont été implantées chez la souris et trois jours plus tard, elles ont été vaccinées avec de l'ovalbumine, constatant que les souris ayant reçu le vaccin en nanoparticules Ils ont complètement retiré les tumeurs, contrairement aux rongeurs qui ont reçu le vaccin non enrobé.
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Ces vaccins peuvent aider à protéger contre la grippe et d'autres virus respiratoires ou à prévenir les maladies sexuellement transmissibles telles que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus de l'herpès simplex et le papillomavirus humain (HPV), selon Darrell Irvine, professeur de la science des matériaux et de l'ingénierie biologique au MIT et le leader de la recherche.
"Il s'agit d'un bon exemple de projet dans lequel la même technologie peut être appliquée dans le cancer et les maladies infectieuses. C'est une plate-forme technologique pour offrir un vaccin intéressant", a déclaré Irvine, membre du MIT Koch Institute for Integral Cancer Research et le Ragon Institute of Massachusetts General Hospital, MIT et Harvard University.
Irvine et ses collègues décrivent les caractéristiques du vaccin à nanoparticules dans le numéro de mercredi de la revue 'Science Translational Medicine'. Seule une poignée de vaccins muqueux ont été approuvés pour l'usage humain, l'exemple le plus connu étant celui de Sabin polio, qui est administré par voie orale et absorbé dans le tube digestif; en plus d'un anti-grippe administré par pulvérisation nasale et de vaccins contre le choléra, le rotavirus et la fièvre typhoïde.
Pour créer de meilleures façons d'administrer ces types de vaccins, Irvine et ses collègues les ont construits sur une nanoparticule qu'ils ont développée il y a deux ans. Les fragments de protéines qui composent le vaccin sont enfermés dans une sphère de plusieurs couches de lipides chimiquement «liés», ce qui fait que les particules durent plus longtemps à l'intérieur du corps. "C'est comme passer d'une bulle de savon à un pneu en caoutchouc. C'est beaucoup plus résistant aux produits chimiques", a déclaré Irvine.
Cela permet aux particules de résister à la désintégration une fois qu'elles atteignent les poumons. Avec cet emballage plus résistant, la protéine reste dans les poumons assez longtemps pour que les cellules immunitaires tapissant la surface des poumons l'attrapent et livrent aux cellules T. L'activation des cellules T est une étape critique du système immunitaire pour former une mémoire des particules de vaccin, afin que vous soyez prêt à réagir à nouveau lors d'une infection.
Dans des études avec des souris, les chercheurs ont découvert que les antigènes du VIH ou du cancer encapsulés dans des nanoparticules étaient absorbés par les cellules immunitaires avec beaucoup plus de succès que le vaccin administré aux poumons ou sous la peau sans être piégés dans des nanoparticules. Le VIH n'infecte pas les souris, afin de tester la réponse immunitaire générée par les vaccins, les chercheurs ont infecté les souris avec une version du virus vaccinal conçue pour produire la protéine VIH délivrée par le vaccin. .
Les souris vaccinées avec des nanoparticules ont pu contenir rapidement le virus et l'empêcher de s'échapper des poumons. Ainsi, le virus de la vaccine se propage aux ovaires avant l'infection, mais les chercheurs ont constaté que les ovaires des souris vaccinées avec des nanoparticules étaient indétectables, tandis que des concentrations virales importantes ont été trouvées chez les rongeurs qui ont reçu d'autres formes de vaccin. .
Les rongeurs qui ont reçu le vaccin à nanoparticules ont perdu une petite quantité de poids après l'infection, mais se sont complètement rétablis. "La livraison du vaccin à la surface de la muqueuse sous forme de nanocapsules nous a permis de bloquer complètement l'infection systémique", a déclaré Irvine.
Les scientifiques ont également découvert une forte présence de cellules T mémoire sur des surfaces muqueuses éloignées, y compris dans les voies digestives et reproductives. "Le travail est toujours en cours pour voir si les modèles observés chez la souris se reproduisent complètement chez l'homme", a déclaré Irvine.
Les particules peuvent également être prometteuses pour administrer des vaccins contre le cancer, qui stimulent le système immunitaire de l'organisme pour détruire les tumeurs. Pour le prouver, des tumeurs de mélanome conçues pour exprimer l'ovalbumine, une protéine présente dans les blancs d'œufs, ont été implantées chez la souris et trois jours plus tard, elles ont été vaccinées avec de l'ovalbumine, constatant que les souris ayant reçu le vaccin en nanoparticules Ils ont complètement retiré les tumeurs, contrairement aux rongeurs qui ont reçu le vaccin non enrobé.
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